Эпиметей — спутник Сатурна

Лунные системы планет всегда преподносят сюрпризы, будь то «карусель» Плутона и Харона или же рекордные размеры Ганимеда в системе Юпитера. Эпиметей, спутник Сатурна, завоевал себе место в учебниках по астрономии необычным «лунным танцем», в процессе которого он регулярно меняется орбитами со своим соседом, Янусом.

Характеристики Эпиметея

Самая четкая фотография Эпиметея была получена зондом «Кассини» в 2005. Примечателен и другой снимок, где Янус и Эпиметей находятся в процессе изменения орбит — камере зонда удалось захватить момент максимального сближения спутников с дистанции чуть меньше полумиллиона километров. Это, впрочем, не единственные источники данных об Эпиметее — к примеру, первая фотография двух лун была прислана зондом «Вояджер-1» еще в 1980 году.

На основании полученных данных, известны следующие характеристики спутника:

• Форма Эпиметея — неправильная, напоминающая орех — на южном полюсе спутник стерт громадным кратером. Линейные размеры спутника — 129×114×106 километров. Это немного даже в пределах системы Сатурна: самый большой спутник, Титан, имеет 5 тысяч километров в поперечнике.
• Масса Эпиметея — 5×10¹⁷ килограмм. Он очень легок — итоговая плотность луны составляет всего 0,6 г/см³, что всего в два раза больше обычной пробки. Этому есть две причины — состав Эпиметея, в котором преобладают легкие льды метана и воды, и пустоты — пористость тела спутника достигает больше 40%. Как и Янус, его сосед, Эпиметей является «грудой щебня» — группой больших и мелких валунов, сдерживаемых вместе силой собственного притяжения, разрывы между которыми заполняет легкая пыль.
• Однако поверхность Эпиметея не такая уже и однородная. Спектральные исследования показали, что основная часть льдов желтоватого оттенка, а в глубине кратеров и борозд луны встречаются светлые прожилки «коренной породы». Она, впрочем, тоже состоит изо льда — близость Эпиметея к Янусу позволила точно высчитать их массу благодаря соотношению гравитационных влияний, и наличие в составе луны чего-то тяжелее метана и воды весьма сомнительно.
• Орбитальные характеристики — «изюминка» Эпиметея. Его период обращения вокруг Сатурна зависит от занимаемой луной орбиты и колеблется в пределах 0,7 земных суток. Но самое важное другое. В статье уже упоминалась малая дистанция между Эпиметеем и Янусом. Но она небольшая даже в масштабах Земли — это всего 50 километров! Учитывая малую силу притяжения спутника, перемещаться между лунами можно и на автомобиле — если разогнаться 126 километров час и прыгнуть с трамплина, можно через двадцать минут приземлиться на Янусе.

Но самым важным плодом такой близости спутников стал  «танец лун». При максимальном сближении, наступающем раз в 4 года, Эпиметей и Янус переходят на орбиты друг друга. Но хотя астрономы назвали этот гравитационный маневр танцем, «партнеры» в нем не равны — каждый раз Эпиметей меняет свою орбиту на 80 километров, когда Янус — всего лишь на двадцать. Причина этого кроется в сравнительной легкости Эпиметея, позволяющей Янусу «вертеть» им как ему угодно.

История исследования Януса

Первичный этап

Малая дистанция между Эпитемеем и Янусом ощутимо усложнила исследования. Неофициально Эпиметей обнаружил астроном Одуен Дольфюс, заметивший спутник в 1966 году по искривлениям колец Сатурна. Сегодня Международный астрономический союз сомневается, какой именно с двух спутников он открыл. Однако подвигов у французского ученого и без того достаточно.

Темой, которой Дольфюс посвятил свою жизнь, были планеты — в особенности удаленные, как вот Юпитер или Сатурн. Немало внимания уделял астроном и Марсу. Ради изучения его атмосферы он при помощи воздушного шара поднялся на 7 тысяч метров над уровнем моря, откуда его телескоп мог бы лучше видеть. Такая мера была необходимой — до создания первых орбитальных обсерваторий астрономы были лишены возможности увидеть многие мелкие объекты из-за помех земной атмосферы. Ему также принадлежит первый во Франции полет в стратосферу. Достижения Дольфюса были отмечены тремя премиями. Отдельно стоит отметить премию Юлиана Янсена — одну из высших астрономических наград.

Также в 1966 году нашел Эпиметей другой ученый, Кристиан Уокер. Хотя он тоже считал, что обнаружил Янус, сегодня обнаружения Эпиметея приписывают именно ему. С тех пор ученые стали испытывать необъяснимые сложности с наблюдением Януса — так как на вычисленном диапазоне орбиты попадался и Эпиметей, астрономы обнаруживали спутник каждый раз в новом месте. Хаотичность перемещения «Януса» не находила объяснений — астрономия нуждалась во втором «первооткрывателе», который внес бы ясность в ситуацию и разделил две луны.

Разделение Януса и Эпиметея

Такими героями стали Стивен Ларсон и Джон Фаунтин, которые в 1978 году — двенадцать лет спустя открытия — доказали раздельность двух спутников Сатурна. Еще через два года зонд «Вояджер-1» прислал первый снимок Януса и Эпиметея, окончательно закрывший вопрос. С тех пор Ларсон и Фаунтин причисляются к первооткрывателям обеих лун.

К слову, история с «двойственностью» спутника до 1978 года полностью оправдывает его имя, выбранное в честь двуликого римского бога Януса. Хотя оно было официально принято лишь после подтверждения «Вояджером» в 1980, Дольфюс пророчески предложил его еще после открытия.

Зонд «Кассини-Гюйгенс»

После «Вояджера-1», наибольший по значимости вклад в формирование научного образа Эпиметея внес зонд «Кассини-Гюйгенс», с 2004 года занимающийся исследованиями системы Сатурна. Двойное название мотивировано тем, что во время запуска 1997 года зонд представлял собою два отдельных устройства: космический аппарат «Кассини» для съемки планеты и лун с орбиты и посадочный модуль «Гюйгенс», созданный для исследования поверхности Титана. Это самый крупный спутник Сатурна, второй по размеру среди спутников Солнечной системы — у него есть не только полноценная атмосфера, в полтора раза плотнее земной, но и моря с жидкого метана. «Гюйгенс» покинул «Кассини» в 2005 году. Обе части зонда были названы в честь астрономов Джиованни Кассини и Кристиана Гюйгенса, открывших первые пять спутников Сатурна.

Особенности Эпиметея

Чем еще удивляет этот спутник Сатурна? Кроме вышеперечисленных характеристик, астрономы выделяют следующее:

• Причину поразительно тесного сближения орбит Эпиметея и Януса астрономы находят в их общем предке, орбиту которого после разрушения разделили между собой его осколки — луны. Но произошло это в самом начале образования планетарной системы Юпитера — состояние поверхности Эпиметея указывает на его преклонный возраст.
• Еще луны играют роль спутников-пастухов вытянутой части кольца Сатурна, удерживая материал его краев воздействием орбитального резонанса — симметрического по времени обращения вокруг планеты, создающего мощный гравитационный эффект. «Пастухи» часто становятся источником материала для колец, теряя его под воздействием притяжения Сатурна.
• Помимо охраны колец Сатурна, Эпиметей с Янусом удерживают еще и собственное кольцо. Оно состоит с ледяной крошки, выбитой из обеих лун метеоритами. Материала для этого более чем достаточно — Эпиметей очень сильно кратеризован, а его южный полюс сам представляет один сплошной кратер. Так как масса Эпиметея в 4 раза меньше Януса, на нем куда меньше пыли от ударов метеоритов — скорее всего, спутник служит главным источником вещества для «общего» кольца.

«Украшают» Эпиметей многочисленные борозды и равнины, порой достаточно глубокие. Скорее всего, это следы гравитационного воздействия Януса и колец — похожие встречаются на Лариссе, спутнике Нептуна, который вращается экстремально близко к планете.